JP4048154B2 - 読取方向の変更が可能なハンディタイプの２次元イメージ読取装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なる反射率又は正反射、拡散射光の差で形成されるマークで表わされる１次元コードや２次元コードを光学的に非接触で読取るハンディタイプの２次元イメージ読取装置に関し、特に、読取方向の変更が可能なハンディタイプの２次元イメージ読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、製品や部品の番号、商品名、価格その他の情報を短時間で認識するために、製品や部品の番号、商品名、価格その他の情報を白黒等のしま模様で記号化した１次元又は２次元コードが広く用いられている。これらの異なる反射率を有するマークで表わされる１次元コードや２次元コード等のコードは、例えば、線の幅の比の組み合わせで一連の数字を表しており、製品や部品の番号、商品名、価格その他の情報が上記数字に置き換えられている。
【０００３】
例えばバーコードで表されたデータは、バーコードリーダという装置により読取られる。バーコードリーダは、光をバーコードに当て、反射率の異なった白と黒のしま模様から返ってくる光を受けて、反射光の強弱のパターンを元の数字に解読する装置である。このバーコードリーダには、読取部のあるヘッドがペン形をしていて、それでバーコードをなぞるペン式、ヘッドをバーコードに当てるタッチ式、読取窓の上をバーコードの付いた製品等を通過させる定置式の３つのタイプがある。ペン式とタッチ式の光源としては従来は発光ダイオードが主に用いられ、定置式の光源としてはレーザービームが主に用いられる。
【０００４】
図４は一般的なハンディタイプのタッチ式のバーコードリーダの一例を示す斜視図である。このバーコードリーダの本体７は、横断面がくの字をした略直方体の形状を成す。本体７の一端の先端部にはバーコードの読取り部７ａが設けられ、本体７の他端の上面部には読取ったバーコードのデータの登録、抹消、表示やガイダンス等の指令を入力するためのテンキー７ｂ及び所定事項を表示するための液晶等で成る表示部７ｃが設けられている。
【０００５】
このバーコードリーダを使用する際は、使用者は本体７の他端を片手で把持して本体７の一端の先端部に設けられた読取り部７ａをバーコードに押し当て、本体７の側面部に設けられているトリガーボタン７ｄを押す。すると、読取部７ａでバーコードが読取られるので、使用者は所定のテンキー７ｂを押してそのバーコードのデータの登録、表示等の指令を入力する（例えば、特許文献１の従来の技術を参照）。
【０００６】
このバーコードリーダを使用する際は、使用者は本体７の他端を片手で把持して本体７の一端の先端部に設けられた読取部７ａをバーコードに押し当て、本体７の内側コーナ部に設けられているトリガーボタン７ｄを押す。すると、読取部７ａでバーコードが読取られるので、使用者は所定のテンキー７ｂを押してそのバーコードのデータの登録、表示等の指令を入力する。
【０００７】
このようなバーコードリーダはＰＯＳ（販売時点情報管理）システムとしてスーパーマーケットやデパート等のレジで多用されている。レジでバーコードリーダがバーコードを読取ると、その商品の値段はパーソナルコンピュータが覚えていて瞬時に出力してくる。また、レジを通った商品の情報は即座にパーソナルコンピュータに入力される。従って、レジ作業が従来の倍近く早まり、値段の打ち込みミスが無く、また、何がどれだけ売れているかが刻々分かるため、機動的で正確な注文が可能で、余分な在庫を抱えこまなくて済むという効果がある。
【０００８】
上述したハンディタイプのバーコードリーダに代表される一般的な光学式読取装置は、白黒等の模様で符号化された１次元コードや２次元コードを対象としたものである。ところで、近年、金属やセラミックス、高分子化合物などの物体表面にダイレクトマーキングされたマークを対象とし、このマークで表わされる２次元コード若しくは１次元コードを読取るための専用の読取装置が開発され、実現されている。ダイレクトマーキングされるマークは、例えば、半導体のウエハー，エンジンブロック等の物体表面に直接レーザー光により書込まれ、製品管理などに利用されている。このようにして書込まれたマークは耐久性に優れ、また、小さな領域に多くの情報を記録できるなどの利点が有り、様々な分野で利用することが可能である。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−２９８６９８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年では、上述したようなダイレクトマーキングによってＩＤ（識別子）等の情報を有するマークを形成して、個々の個体を識別して管理することが一般的に行なわれているが、半導体のウエハーや液晶パネルのように薄板状のものは、薄い幅の空隙を有するラックに収容されており、収納された状態では読取装置によって読取ることができなかった。そのため、例えば、作業員がラックから取出して、ハンディタイプの読取装置で読取っていた。その際、例えば、液晶パネルは、携帯電話やパーソナルコンピュータ等の個々の液晶面を切出す前にもＩＤが形成されており、その大きな液晶パネルを手で持って読取装置によってＩＤを読取る作業をしており、読取りが困難であり、また、熟練者でないと破損の危険があった。
【００１１】
本発明は上述のような事情から成されたものであり、本発明の目的は、読取対象の方向に合わせて読取装置の読取方向を変更することができるハンディタイプの２次元イメージ読取装置を提供することにある。詳しくは、例えば薄い幅の空隙を有するラックに収容されている基板の表面に形成されているＩＤコードであっても、その方向に読取方向を変更して読取部を空隙内に挿入し、基板上のＩＤコードを読取ることができるハンディタイプの２次元イメージ読取装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、読取方向の変更が可能なハンディタイプの２次元イメージ読取装置に関するものであり、本発明の上記目的は、結像レンズの光軸方向であって前方の読取対象を読取るための第１の読取面と、前記結像レンズの光軸に対して９０度の角度を成す方向の読取対象を読取るための第２の読取面と、前記第１の読取面と前記結像レンズとの間に配置され、光を入射した時に反射光と透過光とを９０度の角度を成して前記第１、第２の読取面の方向へ出射する偏向手段と、光源からの均一な光線束を前記偏向手段の偏向面に対して照射して前記第１又は第２の読取面から出射し当該方向の読取対象を照明する照明手段と、前記照明手段により照明した当該方向の読取対象からの反射光を前記偏向手段及び前記結像レンズを介して受光して撮像する撮像手段と、前記第１又は第２の読取面のいずれか一方からの入射光を遮光すると共に当該方向に対する前記照明手段からの照明光を吸収する遮光手段とを備え、前記遮光手段により遮光されていない前記第１又は第２の読取面から当該方向の読取対象を読取るように構成されていることによって達成される。
【００１３】
さらに、前記遮光手段が前記第１又は第２の読取面を覆う蓋体であり、前記蓋体をいずれか一方の読取面に装着することによって読取方向を利用者が変更し得るようにしていることによって、一層効果的に達成される。
【００１４】
さらに、前記偏向手段、前記第１、第２の読取面、及び前記照明手段を前記結像レンズの光軸の周りに回動可能に収容する回動ヘッド部を備え、前記回動ヘッド部を回動させることによって３６０度の方向の撮像を可能としていることによって、一層効果的に達成される。
【００１５】
さらに、前記偏向手段がビームスプリッタであること；前記読取対象が、物体表面にレーザマーカで印字された高密度の二次元コードを少なくとも含むこと；前記照明手段、前記偏向手段及び前記読取面の部分が収納される筐体部は、前記撮像手段が収納されるカメラ側の筐体部と比較して縦横の幅が小さな形状で、且つ前記カメラ側の筐体部から突出するように形成されていること；によって、それぞれ一層効果的に達成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明は、金属やセラミックス，高分子化合物などの物体表面にレーザマーカ等で印字された高密度の二次元コード（例えば６．０ｍｍ×４．５ｍｍ程度のコード）等の異なる反射率を有する２次元イメージを読取対象として、操作者が片手で読取装置を持って所定方向の２次元イメージの読取操作ができるハンディタイプの光学式情報読取装置（２次元イメージ読取装置と言う）に好適に適用されるものであり、本発明に係る２次元イメージ読取装置では、読取方向を変更できる機能を備えている。例えば、ラックの各棚に収容されている半導体のウエハーや液晶パネルに面に形成されているＩＤコードを読取る場合、従来の２次元イメージ読取装置では、読取面（読取窓）が正面にあるため、装置の筐体が邪魔して読取ることができなかったが、本発明の読取装置では、ラックの棚に読取部を挿入して読取部の底面の方向からＩＤコードを読取ることができるというように、正面とは異なる方向から読取ることできるようにしている。
【００１７】
本発明では、光学レンズや撮像素子、光源、デコーダ等の部品は同一部品を使用して、価格や重量、大きさの増加を抑え、上記の読取方向を変更できる読取装置を実現している。以下に説明する第１の実施形態は、結像レンズの光軸方向（正面方向）と、結像レンズの光軸に対して９０度の角度を成す方向のいずれかの方向での撮像を可能とした装置の例であり、第２の実施形態は、結像レンズの光軸の周りに読取面を回動させて、３６０度の方向の撮像を可能とした装置の例である。
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施の形態に詳細について説明する。先ず、第１の実施形態について説明する。
【００１９】
図１（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態における２次元イメージ読取装置の構成の一例を正面図（外観図）と側面図（内部構造図）で示している。図１（Ａ）に示すように、本発明に係わる２次元イメージ読取装置１０は、レンズ系収納部１３に収容されている結像レンズの光軸上の読取面をＦ、結像レンズの光軸に対して９０度方向の読取面をＳとして、読取面Ｆの方向（正面）と、読取面Ｓ（上：Ｓ１，下：Ｓ２，左：Ｓ３，右：Ｓ４）の４方向のいずれかの方向での撮像が可能なように構成されている。読取面Ｓ１−Ｓ４は、図１（Ｂ）中に示される照明基板１２ａの位置と偏向手段１１の配置（方向）とを変更することによって、上Ｓ１，下Ｓ２，左Ｓ３，右Ｓ４のいずれかにすることができる。図１（Ｂ）の例では、下方の読取面Ｓ２からの撮像が可能なように構成されている。
【００２０】
ここで、２次元イメージ読取装置の主要部の構成について、図１（Ｂ）を用いて説明する。第１の読取面Ｆは、正面方向の読取対象を読取るための読取面（読取窓）であり、一般的な読取装置と同様に、結像レンズの光軸方向に設けられている。第２の読取面Ｓ（Ｓ２）は、結像レンズの光軸に対して９０度の角度を成す方向の読取対象を読取るための読取面である。これらの読取面Ｆ、Ｓは、偏向手段１１の偏向面１１ａの中心Ａから同一の距離に配置されており、第１の読取面Ｆから入射した光は、偏向面１１ａを透過して結像レンズの光軸方向の経路を通り、第２の読取面Ｓから入射した光（読取対象からの反射光）は、偏向面１１ａで反射してその反射光が結像レンズの光軸方向の経路を通り、それぞれ同一の結像レンズを介して結像されるようになっている。
【００２１】
第１の読取面Ｆと結像レンズとの間に配置される偏向手段１１は、光を入射した時に反射光と透過光とを９０度の角度を成して出射する手段であり、例えばビームスプリッタを使用するのが好ましい。読取対象を照明する照明手段１２は、偏向手段１１を介して第２の読取面Ｓの反対側に配置され、光源からの均一な光線束を偏向手段１１の偏向面に対して照射して第１、第２の読取面から出射し当該方向の読取対象を照明する。本例での照明手段１２は、略面状の均一な光線束を発光するように、複数の小光源（例えば、ＬＥＤ）と拡散板等から構成されている。撮像手段１４は、読取対象の領域を含む２次元エリアの画像を撮像する手段であり、イメージセンサ（本例ではＣＣＤカメラ）等から構成され、照明手段１２により照明した当該方向の読取対象の反射光を偏向手段１１及び結像レンズを介して受光して撮像する。物体の表面にレーザマーカ等で印字されたマークなど、読取対象の情報の復号化は、撮像手段１４からの画像データに基づいて復号化手段により行なわれる。
【００２２】
上述のような構成において、撮像すると読取面Ｆと読取面Ｓの２方向の領域が撮像されるため、本実施の形態では、図１（Ｃ）の一部拡大図に示すように、第１又は第２の読取面Ｆ，Ｓのいずれか一方からの入射光を遮光すると共に当該方向に対する照明手段１２からの照明光を吸収する遮光手段１５を備えることによって、読取方向を選択できるようにしている。遮光手段１５は、操作者の選択指示によって遮光方向を自動的に変更できる構成としても良いが、読取方向の変更は頻繁に行なわれるものではないため、本実施例では、第１又は第２の読取面（Ｆ又はＳ）を覆う着脱自在な蓋体を遮光手段１５として使用することで、安価且つ簡便な構成で遮光手段を実現している。この蓋体をいずれか一方の読取面に装着（嵌着）することによって、利用者が読取方向を変更することができる。
【００２３】
上述のような構成とすることで、同一部品を使用して、読取対象に対して読取方向を９０度変更することができるハンディタイプの２次元イメージ読取装置を実現することができる。
【００２４】
また、本発明においては、第１及び第２の読取面（若しくはいずれか一方の読取面）を含む読取部を薄い幅の空隙に挿入して、空隙内に位置する読取対象を読取り得るように、照明手段１２（照明基板）、偏向手段１１（ビームスプリッタ）及び読取面の部分を収納する読取部１０ｂは、撮像カメラ側の筐体１０ｃと比較して縦横の幅が小さな形状で、且つ奥行きが長くカメラ側の筐体部１０ｃから突出するように形成されている。例えば、本例では読取部１０ｂの縦横のサイズが１０ｍｍ×１２ｍｍ程度（少なくとも読取対象の最小のサイズ以上：例えば高密度の二次元コードのサイズ：６．０ｍｍ×４．５ｍｍ以上）で形成されている。また、読取部１０ｂの奥行きは、カメラ側から突出するように５０ｍｍ程度の長さを有しており、更に、延長できるように伸縮自在な構成とし、多少の奥行きがラックの場合においても、ラックの各棚に収容されている半導体のウエハーや液晶パネルに面に形成されているＩＤコードを読取り得るようにしている。
【００２５】
上述のような構成において、２次元イメージ読取装置の動作例について説明する。操作者は、読取方向を変更する場合は、遮光手段１５である蓋体を現在の読取面から外して、読取対象外の読取面が覆われるように蓋体を嵌着する。そして、例えば図２に示すように、ラック２０の棚２１に置かれている基板２２上のマーク１（ＩＤコード）を読取る場合は、把持部１０ａを片手で持って、棚２１の空隙内に読取部１０ｂを挿入して読取面をマーク１に近接若しくは接触させて読取スイッチ１０ｄを押す。この読取スイッチ１０ｄの押下により、読取装置１０の当該方向の読取面から照明光が投光される。本例では、ビームスプリッタを介して、照明光が下方の読取面から、読取対象である基板上のＩＤコード１に照射されると共に、読取位置を示す読取窓から赤い照明が点灯し、読取りを開始する。
【００２６】
読取開始の指示により、読取対象の領域を含む２次元エリアから反射された光がビームスプリッタを介して結像レンズに入射され、結像された像が撮像手段１４により瞬時に撮像される。そして、撮像した画像データがメモリに記憶される。読取りが完了すると例えばモニターＬＥＤが緑色に点灯して音が鳴ることで、操作者に読取完了を知らせる。読取対象が有する情報の復号化処理は、撮像手段１４によって取込んだ画像データに基づいて制御回路の記憶媒体に格納されている画像認識ソフトウェアによって行なわれ、複合化したデータが一時的に若しくは蓄積して記憶媒体に記憶される。そして、複合化したデータが画像データと共にあるいは単独で、通信用のケーブル若しくは無線通信手段を介してパーソナルコンピュータ等の外部コンピュータ側に伝送される。なお、これらの動作形態や伝送形態は、外部コンピュータ側で設定することができ、外部コンピュータからのコマンドで、該当のデータをアップロードすることができるようになっている。
【００２７】
次に、第２の実施形態について説明する。なお、図１に示した第１の実施形態と同一構成の箇所は同符号を付して説明を省略する。
【００２８】
図３（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第２の実施形態における２次元イメージ読取装置の構成の一例を正面図（外観図）と側面図（外観図）で示している。本発明に係わる２次元イメージ読取装置１０（１０Ｂ）は、図３（Ｂ）中のレンズ系収納部１３に収容されている結像レンズの光軸に対して９０度方向の読取面をＳとして、図３（Ａ）に示すように、読取面Ｓが結像レンズの光軸の周りに回動可能になっており、図３（Ｂ）に示す回動ヘッド部１０ｅを回動させることによって３６０度の方向の撮像を可能としている。図３（Ｂ）において、回動ヘッド（回転鏡筒）部１０ｅには、偏向手段１１、読取面及び照明手段１２が収容されており、カメラ側の固定鏡筒部１０ｃには、レンズ系やＣＣＤチップ等が収容されている。本例では、溝が形成された位置決め用ガイド１０ｆを有する回動ヘッド部１０ｅを手動で回すことにより、読取りやすい角度に調整ができるようになっている。また、位置決め用ガイド１０ｆのストッパによって所定の位置に固定できるようになっている。
【００２９】
回動ヘッド部（読取部）１０ｅのサイズは、第１の実施形態と同等であり、撮像カメラ側の筐体１０ｃと比較して縦横の幅が小さな形状で、且つ奥行きが長くカメラ側の筐体部１０ｃから突出するように形成されている。第２の実施形態では、回動ヘッド部１０ｅを回動させた際に照明用の電源線がよじれるの防ぐため、回動ヘッド部１０ｅとカメラ側の固定鏡筒部１０ｃとを導電体から成るスリップリングで形成し、面接触により接続するようにしている。なお、面接触による接続形態とせずに、回転を制限するロック機構を設け、例えばそれぞれの方向に回動ヘッド部を１８０度まで回転させるようにして、電源線の極度なよじれを防止する形態としても良い。
【００３０】
上述のような構成とすることで、同一部品を使用して、読取対象の位置により、上下、左右、あらゆる角度に読取方向を変更することができるハンディタイプの２次元イメージ読取装置を実現することができる。なお、第１の実施形態と同様に正面の読取面Ｆを設け、遮光手段により読取面Ｆから読取る形態と読取面Ｓから読取る形態とを選択できるようにして、正面方向からも撮像できるようにしても良い。この第２の実施形態における読取装置の動作については、第１の実施形態と同様なので、説明を省略する。
【００３１】
なお、上述した実施の形態では、読取装置の形状例として、ピストル形のものを示したが、形状を限定するものではない。また、物体表面にレーザマーカ等で印字されたマークの情報を読取る場合を例として説明したが、読取対象を限るものではなく、一般的なバーコードやカラーコード等のコード読取装置としても適用することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、同一部品を使用して、結像レンズの光軸に対して少なくとも９０度方向に読取方向を変更することができるので、読取装置を手に持った状態で、読取装置の下方などに位置する読取対象を読取ることが可能となる。第１の実施の形態によれば、結像レンズの光軸方向（正面方向）と、結像レンズの光軸に対して９０度の角度を成す方向のいずれかの方向での撮像が可能となる。また、第２の実施の形態によれば、結像レンズの光軸の周りに３６０度のあらゆる方向に読取方向を変更することができる。また、読取部の筐体部は、カメラ側の筐体部と比較して縦横の幅が小さな形状で、且つカメラ側の筐体部から突出するように形成されているので、薄い幅の空隙を有するラックに収容されている基板上のＩＤコードであっても読取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における２次元イメージ読取装置の構成の一例を示す正面図と側面図である。
【図２】本発明に係わる２次元イメージ読取装置の利用形態の一例を説明するための模式図である。
【図３】本発明の第２の実施形態における２次元イメージ読取装置の構成の一例を示す正面図と側面図である。
【図４】一般的なハンディタイプのタッチ式のバーコードリーダの一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 読取対象
１０ ２次元イメージ読取装置
１０ａ 把持部
１０ｂ 読取部
１０ｃ 撮像カメラ側の筐体（固定鏡筒部）
１０ｄ 読取スイッチ
１０ｅ 回動ヘッド部（回転鏡筒部）
１０ｆ 位置決め用ガイド
１１ 偏向手段（ビームスプリッタ）
１１ａ 偏向面
１２ 照明手段
１２ａ 照明基板
１３ レンズ系収納部
１４ 撮像手段
１４ａ ＣＣＤチップ
１５ 遮光手段
２０ ラック
２１ 棚

Claims (6)

1. 読取方向の変更が可能なハンディタイプの２次元イメージ読取装置であって、結像レンズの光軸方向であって前方の読取対象を読取るための第１の読取面と、前記結像レンズの光軸に対して９０度の角度を成す方向の読取対象を読取るための第２の読取面と、前記第１の読取面と前記結像レンズとの間に配置され、光を入射した時に反射光と透過光とを９０度の角度を成して前記第１、第２の読取面の方向へ出射する偏向手段と、光源からの均一な光線束を前記偏向手段の偏向面に対して照射して前記第１又は第２の読取面から出射し当該方向の読取対象を照明する照明手段と、前記照明手段により照明した当該方向の読取対象からの反射光を前記偏向手段及び前記結像レンズを介して受光して撮像する撮像手段と、前記第１又は第２の読取面のいずれか一方からの入射光を遮光すると共に当該方向に対する前記照明手段からの照明光を吸収する遮光手段とを備え、前記遮光手段により遮光されていない前記第１又は第２の読取面から当該方向の読取対象を読取るように構成されていることを特徴とする読取方向の変更が可能なハンディタイプの２次元イメージ読取装置。
2. 前記遮光手段が前記第１又は第２の読取面を覆う蓋体であり、前記蓋体をいずれか一方の読取面に装着することによって読取方向を利用者が変更し得るようにしている請求項１に記載の読取方向の変更が可能なハンディタイプの２次元イメージ読取装置。
3. 前記偏向手段、前記第１、第２の読取面、及び前記照明手段を前記結像レンズの光軸の周りに回動可能に収容する回動ヘッド部を備え、前記回動ヘッド部を回動させることによって３６０度の方向の撮像を可能としている請求項１に記載のハンディタイプの２次元イメージ読取装置。
4. 前記偏向手段がビームスプリッタである請求項１に記載の読取方向の変更が可能なハンディタイプの２次元イメージ読取装置。
5. 前記読取対象が、物体表面にレーザマーカで印字された高密度の二次元コードを少なくとも含む請求項１に記載の読取方向の変更が可能なハンディタイプの２次元イメージ読取装置。
6. 前記照明手段、前記偏向手段及び前記読取面の部分が収納される筐体部は、前記撮像手段が収納されるカメラ側の筐体部と比較して縦横の幅が小さな形状で、且つ前記カメラ側の筐体部から突出するように形成されている請求項１に記載の読取方向の変更が可能なハンディタイプの２次元イメージ読取装置。

Images